人教版 高中必修一 教学设计第四节 地球的圈层结构Word下载.docx

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过程与方法：

（1）了解地球内部圈层划分实况及各层主要特点，从宏观上认识全球的整体面貌，形成地球系统观念；

（2）结合地球各圈层结构特点，用具体实例说明地球表层的特征。

情感、态度与价值观：

学会从宏观和微观、从整体和局部把握解决问题的方法；

树立热爱地球和保护地球环境的观念。

教学重点

1．地震波在地球内部传播速度的变化与地球内部物质组成的关系。

2．地球内、外圈层的空间分布、组成和特点。

教学难点

区分岩石圈与地壳、地球各圈层的特点。

教学方法

自主学习法、导学法、对比法和分组合作讨论。

学法指导

在指导下自学，通过绘制地球圈层图学习。

教学用具

多媒体设备及课件。

导入设计

导入一：

设问：

大家在平时吃鸡蛋的时候有没有注意到鸡蛋分几层？

大家平时又是怎么挑西瓜的呢？

啄木鸟又是怎么给树看病的呢？

（从学生熟知的生活实例入手，亲近自然，激发学生主动参与的意识。

）

导入二：

材料：

介绍我国深空、深海、深陆探测计划。

人类飞上太空已经成为现实，人类对进入地心也在不懈努力，从封神榜里的土行孙，到1864年儒勒·

凡尔纳的科幻小说《地心旅行》，都反映了人类想进入地心一探究竟的愿望。

（利用材料，创设情境，导入新课）

过渡：

地球内部因地壳的阻挡，对人类来说始终是神秘的，我们怎么会知道地球内部是由地壳、地幔、地核组成的呢？

有没有哪位同学曾经到地球每个圈层去旅游过？

还是我们也像吃鸡蛋那样把地球剥开来看过？

推进及课堂设计

一、地球的内部圈层

问题情境：

阅读教材内容及“地震波的传播速度与地球内部圈层的划分”图，讨论人类是如何用地震波来了解地球的。

分组讨论：

1．在莫霍界面和古登堡界面地震波波速的突然变化说明了什么问题？

2．推测地幔和地核的物质状态可能是什么。

3．我们还可以通过哪些渠道或方法获取地球内部的信息？

学生分组讨论回答。

教师总结：

地震波给人们带来地球内部信息。

当地震发生时，地下岩石受到强烈冲击，产生弹性震动，并以波的形式向四周传播，这种弹性波叫地震波。

地震波是一种机械波。

地震波有纵波（P）和横波（S）之分。

纵波（P波）具有传播速度较快，可通过固、液、气传播；

而横波（S波）传播速度较慢，只通过固体传播，并且物质密度越大，传播速度越快。

人类通过对地震波传播速度变化的研究，将地球内部划分了三层。

地震波速度的变化说明物质状态可能发生了变化。

地幔物质是固态，地核物质状态可能是液态。

还可以从火山喷发出来的物质钻探得到的岩芯，来了解地球内部的信息。

活动：

绘图讲解地球内部圈层。

小结：

圈层名称

不连续面

深度（km）

物质状态

地壳

莫霍界面

古登堡界面

33

2900

岩石构成的固体外壳

地幔

上地幔

固态

下地幔

液态，横波不能通过

外核

内核

要点点拨：

（通过学生分组讨论，培养学生的合作意识）

1．比较“地壳和岩石圈”的“范围和界面”。

2．横波如何通过软流层——软流层给人“液体”印象，为什么横波能通过？

3．内核为何是固体——外核是液体，横波不能通过，内核从教材图中也没有见到横波通过，为何是固体？

教师讲述：

软流层所在深度温度、压力极大，在强大的压力下，岩面处于一种潜在融熔态，就像烧红的玻璃，既不是液态，又有可塑性，以岩浆形式喷出时，由于压力减小，这种可塑性岩石转化成液态。

纵波在地下5150千米深处，传播速度明显增加，说明可能由液态转为固态；

图上未表现出，横波在5150千米以下由纵波转化而成，比较微弱，进一步证明内核为固态。

要使我们更全面地认识地球整体面貌，除了需要知道地壳结构外，还需要知道地球外部结构的层次。

那么地球的外部圈层主要有哪些层次？

它们各自的范围和作用是什么呢？

二、地球的外部圈层

指导阅读：

读教材图1.27“地球外部圈层示意”图。

（学生分组讨论各圈层的特点）

地球外部圈层包括大气圈、水圈和生物圈等，一般用直接观测和测量的方法进行研究。

大气圈是地球外圈中最外部的气体圈层，由气体和悬浮物组成的复杂系统，它包围着海洋和陆地。

大气圈没有确切的上界，在2000～16000千米高空仍有稀薄的气体和基本粒子。

在地下，土壤和某些岩石中也会有少量空气，它们也可认为是大气圈的一个组成部分。

地球大气的主要成分为氮和氧。

由于地心引力作用，几乎全部的气体集中在离地面100千米的高度范围内，其中75%的大气又集中在地面至10千米高度左右的对流层范围内。

水圈是由地球表层水体构成的连续但不规则的圈层，包括海洋、江河、湖泊、沼泽、冰川和地下水等。

从离地球数万千米的高空看地球，可以看到地球大气圈中水汽形成的白云和覆盖地球大部分的蓝色海洋，它使地球成为一颗“蓝色的行星”。

如果整个地球没有固体部分的起伏，那么全球将被深达2600米的水层所均匀覆盖。

大气圈和水圈相结合，组成地表的流体系统。

由于存在地球大气圈、地球水圈和地表的矿物，在地球上这个合适的温度条件下，形成了适合于生物生存的自然环境。

人们通常所说的生物，是指有生命的物体，包括植物、动物和微生物。

据估计，现有生存的植物约40万种，动物110多万种，微生物至少有10多万种。

据统计，在地质历史上曾生存过的生物有5亿～10亿种之多，然而，在地球漫长的演化过程中，绝大部分都已经灭绝了。

现存的生物生活在岩石圈的上层部分、大气圈的下层部分和水圈的全部，构成了地球上一个独特的圈层，称为生物圈。

生物圈是太阳系所有行星中仅在地球上存在的一个独特圈层。

课堂小结：

地球所有的外部圈层是相互渗透、相互影响，甚至相互重叠的，在太阳和人类生活的参与下，整个地球生机盎然；

同时，它们起着保护地球的作用，可以减弱太阳和宇宙辐射对地表的影响，减少宇宙中的陨石对地球表面的撞击。

外部各圈中的物质运动和循环，是促使地表物质和形态演变的重要动力。

地球的圈层结构

一、单项选择题

1．有关地震波的说法，正确的是（　　）

A．纵波的传播速度较慢，横波的传播速度较快

B．纵波可以穿过固态、液态、气态三态物质

C．横波只能穿过气态的物质

D．纵波传播的速度随经过的物质不同而发生变化，而横波不变

2．地球内部圈层的划分依据是（　　）

A．地震发生时的地面变化

B．通过打深井而获得的信息

C．由地震波的速度变化而形成的不连续界面

D．通过卫星遥感技术获得的信息

3．莫霍界面是（　　）

A．地壳和地幔的界线

B．地幔和地核的界线

C．岩石圈和地幔的界线

D．上地幔和下地幔的界线

4．有关岩石圈的叙述，正确的是（　　）

A．岩石圈属于地壳的一部分，是由岩石构成的

B．岩石圈属于上地幔的一部分

C．岩石圈与生物圈关系密切

D．岩石圈的上部是软流层

5．据有关的证据说明，地球内部圈层中物质为液态的是（　　）

A．上地幔B．下地幔C．外核D．内核

6．有关地球外部圈层的说法，正确的是（　　）

A．大气圈是由大气组成的简单的系统

B．水圈是一个连续但不规则的圈层

C．生物圈包括大气圈的全部、水圈的全部

D．地球的外部圈层之间关系密切，但和地球的内部圈层没有关系

7．地球上岩浆的发源地一般认为是在（　　）

A．外核B．内核C．软流层D．下地幔

二、综合题

8．读图，完成下列问题。

地震波的传播速度与地球的内部圈层的划分：

（1）地震波：

E____________，F____________。

（2）不连续界面：

A____________，B____________。

（3）圈层：

D________________，C____________。

（4）地震波在经过B界面时传播速度有什么变化？

答案：

1．B

解析：

此题考查有关地震波的知识。

地震波分为纵波和横波，纵波的传播速度快，能通过固态、液态和气态三态物质，而横波的传播速度慢，只能通过固态的物质。

2．C

此题考查有关地球内部圈层的划分依据。

地球内部的知识，目前主要通过对地震波的研究来获得。

地震波在地球内部传播速度的变化，说明地球内部的物质组成是变化的，变化明显的地方形成了不连续界面，不连续界面成为地球内部圈层的界线。

3．A

此题考查不连续界面的位置。

莫霍界面是地壳和地幔的界线，古登堡界面是地幔和地核的界线。

4．C

此题考查有关岩石圈的知识。

岩石圈是由岩石构成的，它包括地壳和上地幔顶部。

它和地球的外部圈层关系密切。

5．C

地震波在到达古登堡界面时，纵波的传播速度突然下降，横波则完全消失，所以推断外核物质为液态。

6．B

此题考查有关地球内部圈层的知识。

大气圈是由气体和悬浮物组成的复杂系统；

水圈是一个连续但不规则的圈层；

生物圈是地球表层生物及其生存环境的总称，它包括大气圈的底部、水圈的全部和岩石圈的上部。

地球的外部圈层之间相互联系、相互制约，形成人类赖以生存的自然环境，但和岩石圈的关系也较密切。

7．C

此题考查软流层的位置。

软流层是上地幔的一部分，答案是C项。

8．

（1）横波　纵波

（2）莫霍界面　古登堡界面

（3）地壳　外核

（4）纵波的传播速度突然下降，横波完全消失。

本节教案设计中，通过使用多媒体，引导学生绘图，活跃了学生思维，培养了学生自主学习的能力。

但问题的设计要力求简洁明了，注意对学生在课堂上的发言给予形成性评价，从而激发学生的学习热情。

一、地震波

由地震震源发出的在地球介质中传播的弹性波。

地震发生时，震源区的介质发生急速的破裂和运动，这种扰动构成一个波源。

由于地球介质的连续性，这种波动就向地球内部及表层各处传播开去，形成了连续介质中的弹性波。

地震波是指从震源产生向外辐射的弹性波。

地球内部存在着地震波速度突变的基干界面、莫霍面和古登堡面，将地球内部分为地壳、地幔和地核三个圈层。

地震波按传播方式分为三种类型：

纵波、横波和面波。

纵波是推进波，地壳中传播速度为5.5～7千米/秒，最先到达震中，又称P波，它使地面发生上下振动，破坏性较弱。

横波是剪切波，在地壳中的传播速度为3.2～4.0千米/秒，第二个到达震中，又称S波，它使地面发生前后、左右抖动，破坏性较强。

面波又称L波，是由纵波与横波在地表相遇后激发产生的混合波，其波长大、振幅强，只能沿地表面传播，是造成建筑物强烈破坏的主要因素。

二、地壳、地幔、地核

地壳　地壳是地球固体圈层的最外层，岩石圈的重要组成部分。

其底界为莫霍洛维契奇界面（莫霍界面）。

整个地壳平均厚度约17千米，其中大陆地壳厚度较大，平均为33千米。

高山、高原地区地壳更厚，最高可达70千米；

平原、盆地地壳相对较薄；

大洋地壳则远比大陆地壳薄，厚度只有几千米。

地壳分为上下两层。

上层化学成分以氧、硅、铝为主，平均化学组成与花岗岩相似，称为花岗岩层，亦有人称之为“硅铝层”，此层在海洋底部很薄，尤其是在大洋盆底地区，太平洋中部甚至缺失，是不连续圈层。

下层富含硅和镁，平均化学组成与玄武岩相似，称为玄武岩层，亦有人称之为“硅镁层”（另一种说法，整个地壳都是硅铝层，因为地壳下层的铝含量仍超过镁；

而地幔上部的岩石部分镁含量极高，称为硅镁层），在大陆和海洋均有分布，是连续圈层。

两层以康拉德不连续面隔开。

地幔　地壳下面是地球的中间层，叫做“地幔”，厚度约2865千米，主要由致密的造岩物质构成，这是地球内部体积最大、质量最大的一层。

地幔又可分成上地幔和下地幔两层。

上地幔顶部存在一个地震波传播速度减慢的层（古登堡低速层），一般又称为软流层，推测是由于放射性元素大量集中，蜕变放热，使岩石高温软化，并局部熔融造成的，很可能是岩浆的发源地。

软流层以上的地幔是岩石圈的组成部分。

下地幔温度、压力和密度均增大，物质呈可塑性固态。

地核　地球的核心部分。

主要由铁、镍元素组成，半径为3480千米。

地核又分为外核和内核两部分。

外核的物质为液态。

外核深2900～5150千米，内核深5150～6371千米。

地核的总质量占整个地球质量的31.5%，体积占整个地球的16.2%。

地核的体积比太阳系中的火星还要大。

由于地核处于地球的最深部位，受到的压力比地壳和地幔部分要大得多。

在外核部分，压力已达到136万个大气压，到了核心部分便增加到360万个大气压了。

这样大的压力，我们在地球表面是很难想象的。

科学家作过一次试验，在每平方厘米承受1770吨压力的情况下，最坚硬的金刚石会变得像黄油那样柔软。

地核内部不仅压力大，而且温度也很高，估计可高达2000～5000℃，物质的密度也很大。

在这种高温、高压和高密度的情况下，我们平常所说的固态或液态概念，已经不适用了。

因为地核内的物质既具有钢铁那样的“钢性”，又具有像白蜡、沥青那样的“柔性”（可塑性）。

这种物质不仅比钢铁还坚硬十几倍，而且还能慢慢变形而不会断裂。

三、大气层

大气层（aerosphere）又叫大气圈，地球就被这一层很厚的大气层包围着。

大气层的成分主要有氮气，占78.1%；

氧气占20.9%，氩气占0.93%，还有少量的二氧化碳、稀有气体（氦气、氖气、氩气、氪气、氙气、氡气）和水蒸气。

大气层的空气密度随高度而减小，越高空气越稀薄。

大气层的厚度大约在1000千米以上，但没有明显的界线。

整个大气层随高度不同表现出不同的特点，分为对流层、平流层、中间层、暖层和散逸层，再上面就是星际空间了。

对流层在大气层的最低层，紧靠地球表面，其厚度为10～20千米。

对流层的大气受地球影响较大，云、雾、雨等现象都发生在这一层内，水蒸气也几乎都在这一层内存在。

这一层的气温随高度的增加而降低，大约每升高1000米，温度下降5～6℃。

动、植物的生存，人类的绝大部分活动，也在这一层内。

因为这一层的空气对流很明显，故称对流层。

对流层以上是平流层，距地球表面20～50千米。

平流层的空气比较稳定，大气是平稳流动的，故称为平流层。

在平流层内水蒸气和尘埃很少，并且在30千米以下是同温层，其温度在－55℃左右。

平流层以上是中间层，距地球表面50～85千米，这里的空气已经很稀薄，突出的特征是气温随高度增加而迅速降低，空气的垂直对流强烈。

中间层以上是暖层，距地球表面100～800千米。

暖层最突出的特征是当太阳光照射时，太阳光中的紫外线被该层中的氧原子大量吸收，因此温度升高，故称暖层。

散逸层在暖层之上，为带电粒子所组成。

除此之外，还有两个特殊的层，即臭氧层和电离层。

臭氧层距地面20～30千米，实际介于对流层和平流层之间。

这一层主要是由于氧分子受太阳光的紫外线的光化作用造成的，使氧分子变成了臭氧。

电离层很厚，大约距地球表面80千米以上。

电离层是高空中的气体，被太阳光的紫外线照射，电离成带电荷的正离子和负离子及部分自由电子形成的。

电离层对电磁波影响很大，我们可以利用电磁短波能被电离层反射回地面的特点，来实现电磁波的远距离通信。

在地球引力作用下，大量气体聚集在地球周围，形成数千千米的大气层。

气体密度随离地面高度的增加而变得越来越稀薄。

探空火箭在3000千米高空仍发现有稀薄大气，有人认为，大气层的上界可能延伸到离地面6400千米左右。

据科学家估算，大气质量约6000万亿吨，差不多占地球总质量的百万分之一，其中包括：

氮78%、氧21%、氩0.93%、二氧化碳0.03%、氖0.0018%，此外还有水汽和尘埃等。